CN101093652B - 显示设备及其电压调节方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示设备，包括：多个感测数据线；多个感测单元，其通过所述多个感测数据线输出感测信号；信号选择器，其在所述多个感测信号中选择一个感测信号；自动电压调节单元，当信号选择器选择一个感测信号时，其执行控制操作，以使得所选择的感测信号的幅值位于预定范围内；以及电压产生器，其基于从所述自动电压调节单元输出的控制信号，调节施加至所述感测数据线的电压的幅值。根据电压调节操作，从感测数据线输出的感测信号总是在合适的范围内。因而，可精确地执行感测单元上的触摸确定操作，从而可改进感测单元的可靠性。

Description

显示设备及其电压调节方法
技术领域
本发明涉及一种显示设备，特别地，涉及一种触敏式显示设备，其在电压变化的情况下能保持稳定。
背景技术
液晶显示器(LCD)是一种有代表性的显示设备，其包括两个显示面板，两个显示面板分别具有像素电极和公共电极。具有介电各向异性的液晶层被插入这两个显示面板之间。以矩阵形式排列像素电极，并将其连接至相应的诸如薄膜晶体管(TFT)的开关元件，向所述开关元件依序提供数据电压。公共电极被布置于显示面板的整个表面上，并具有公共电压。被插入到像素电极和公共电极之间的液晶层组成液晶电容器，其与连接到其的开关元件一起作为基本像素单元。
施加至两电极的数据电压在液晶层中产生不同强度的电场，用于控制通过液晶层的光的透射率(transmittance)，以显示期望图像。为了防止由于长期施加单向电场导致的液晶层的老化，以帧、行或像素为单位反转相对于公共电压的数据电压的极性。
具有附接的触摸屏面板的液晶显示器能够检测到用户手指或触摸笔的触摸和触摸的位置。但是，由于需要将触摸屏附接至液晶显示器的额外过程，附接触摸屏增加了成本并降低了收益。此外，降低了液晶面板的亮度，却增加了液晶显示器的厚度。
为了解决这些问题，已提出将触敏元件与显示区域的薄膜晶体管和可变电容器内置在一起。为了精确地检测触摸的发生和位置，初始输出电压(即，从每一未被触摸的传感元件输出的电压)需要处于合适的范围内。
但是，如果来自每一传感元件的初始输出电压的电平不恒定，则对触摸的确定可能会不同。诸如显示状态、周围温度、或其它环境因素的因素可能导致传感元件的输出电压变化，使得很难精确地确定触摸状态。
发明内容
本发明提供一种触敏式显示设备和电压调节方法，其改进了感测触摸的发生和位置的可靠性。
根据本发明示范性实施例的一方面，基于初始感测信号来调节从多个感测单元中输出的多个初始感测信号的电压，包括：选择初始感测信号中的一个初始感测信号；确定所选择的初始感测信号的电压是否在预定范围内；当所选择的初始感测信号的电压不在预定范围内时，开始调节该初始感测信号；当该初始感测信号的电压在预定范围内时，停止调节该初始感测信号。
在本发明的前述实施例中，所选择的初始感测信号最好是具有最大值的感测信号。
根据本发明示范性实施例的另一方面，所述初始感测信号可为垂直或水平感测信号。
所述初始感测信号可包括垂直和水平感测信号。可在调节所述垂直感测信号的电压之后调节所述水平感测信号的电压。而且，可在调节所述水平感测信号的电压之后调节所述垂直感测信号的电压。所述确定触摸的发生和位置可包括确定所述初始感测信号的电压是否在预定范围内。当所述初始感测信号的电压在预定范围内时，开始计算触摸位置；并维持备用状态，直到完成计算所述感测单元上的触摸发生和触摸位置的操作。
本发明的另一实施例提供了一种显示设备，包括：多条感测数据线；多个感测单元，通过所述感测数据线输出感测信号；信号选择器，从所述感测信号中选择一个感测信号；自动电压调节单元，将所选择的感测信号的幅值调节至预定范围；以及电压产生器，基于所述自动电压调节单元的输出，调节施加至所述感测数据线的电压的幅值。
在本发明的前述实施例中，当所述屏幕未被触摸时，所述信号选择器可从所述感测单元输出的多个初始感测信号中选择具有最大值的初始感测信号。
所述自动电压调节单元：确定所选择的初始感测信号的幅值是否在预定范围内，并确定是否需要调节所述初始感测信号；当所述初始感测信号的幅值不在预定范围内时，命令所述电压产生器调节所述初始感测信号；确定所述电压产生器是否正在响应于命令而调节所述初始感测信号；当调节所述初始感测信号的操作开始后，停止命令所述电压产生器调节所述初始感测信号；以及确定所述电压产生器是否完成用于调节所述初始感测信号的操作。
所述初始感测信号可为初始垂直感测信号。此外，所述初始感测信号可为初始水平感测信号。
所述显示设备还可包括触摸确定单元，用于确定感测单元上的触摸发生和触摸位置，其中，所述自动电压调节单元还控制由所述触摸确定单元执行的对感测单元上的触摸发生和触摸位置的确定。
所述确定触摸发生和触摸位置可包括：当完成对感测信号的调节时，确定所述初始感测信号的幅值是否在预定范围内；当所述初始感测信号的幅值在预定范围内时，命令所述触摸确定单元计算感测单元上的触摸发生和触摸位置；以及维持备用状态，直到所述触摸确定单元完成关于感测单元上的触摸发生和触摸位置的计算操作。
所述显示设备还可包括在所述自动电压调节单元和所述电压产生器之间以及所述自动电压调节单元和所述触摸确定单元之间的接口。该接口可为SPI(串行外围设备接口)。所述显示设备还可包括复位(reset)信号输入单元，其将预定电压施加至所述感测数据线，以用该预定电压复位所述感测数据线。电压产生器可调节该预定电压的幅值。
附图说明
将参考附图描述本发明的示范性实施例，其中：
图1是示出根据本发明的示范性实施例的液晶显示器及其像素的框图；
图2是根据本发明的示范性实施例的液晶显示器的一个像素的等效电路图；
图3是示出根据本发明的示范性实施例的液晶显示器及其感测单元的框图；
图4是根据本发明的示范性实施例的液晶显示器的一个感测单元的等效电路图；
图5是示出根据本发明的示范性实施例的液晶显示器的示意图；
图6是根据本发明的示范性实施例的液晶显示器中连接至一条感测数据线的多个感测单元的等效电路图；
图7是示出根据本发明的示范性实施例的自动电压调节单元的框图；
图8是根据本发明的示范性实施例、通过将感测信号的幅值划分为多个区域而获得的视图；以及
图9是示出根据本发明的示范性实施例的、实现自动电压调节单元的控制算法的方法的流程图。
具体实施方式
在附图中，为清楚起见而放大了层、膜、面板、区域等的厚度。应当理解，当称诸如层、膜、区域或基板的元素在另一元素“之上”时，它可以直接位于该另一元素之上，或还可以存在插入元素。与之相反，当称元素“直接位于”另一元素之上时，不存在插入元素。
下面，参考图1至图5详细描述作为根据本发明示范性实施例的显示设备的液晶显示器。
参考图1和图3，根据本发明示范性实施例的液晶显示器包括液晶面板组件300、连接至液晶面板组件300的图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500、感测信号处理器800、连接至图像数据驱动器500的灰度电压产生器550、连接至感测信号处理器800的触摸确定器700、连接至感测信号处理器800的电压调节单元750、连接至电压调节单元750的电压产生器710、以及用于控制前述部件的信号控制器600。
参考图1至图4B，液晶面板组件300包括：多条显示信号线G1至Gn和D1至Dm；多个像素PX，连接至显示信号线G1至Gn和D1至Dm，并基本以矩征形式排列；多条感测信号线SY1至SYN和SX1至SXM，和RL；多个感测单元SU，连接至感测信号线SY1至SYN和SX1至SXM，并基本以矩征形式排列；多个复位信号输入单元INI，其每一个连接至感测信号线SY1至SYN和SX1至SXM中每一条的一端；多个感测信号输出单元SOUT，其每一个连接至感测信号线SY1至SYN和SX1至SXM中每一条的另一端；以及多条输出数据线OY1至OYN和OX1至OXM，其每一条连接至每一感测信号输出单元SOUT。
参考图2和图5，液晶面板组件300包括：彼此相对的薄膜晶体管阵列面板100和公共电极面板200；插入所述两个面板之间的液晶层3；以及间隙层(spacer)(未示出)，在两个面板100和200之间形成间隙，且能被轻微地压缩和变形。
显示信号线G1至Gn和D1至Dm包括：多条图像扫描线G1至Gn，其发送图像扫描信号；以及图像数据线D1至Dm，其发送图像数据信号。感测信号线SY1至SYN、SX1至SXM和RL包括：用于发送感测数据信号的多条水平感测数据线SY1至SYN和多条垂直感测数据线SX1至SXM；以及多条参考电压线RL，其发送具有高、低电平且以预定周期在该高低电平之间切换的参考电压。可根据需要省略该参考电压线RL。
图像扫描线G1至Gn和水平感测数据线SY1至SYN被布置为基本彼此平行地沿着行的方向延伸。图像数据线D1至Dm和垂直感测数据线SX1至SXM被布置为基本彼此平行地沿着列的方向延伸。参考电压线RL被布置为沿着行或列的方向延伸。
每一像素PX包括：开关元件Q，连接到相应的显示信号线G1至Gn和D1至Dm上；液晶电容器Clc，连接到开关元件Q上；以及存储电容器Cst。可根据需要省略该存储电容器Cst。
开关元件Q是三端元件，诸如布置在薄膜晶体管阵列面板100上的薄膜晶体管。开关元件Q具有连接至图像扫描线G1至Gn其中之一的控制端、连接至图像数据线D1至Dm其中之一的输入端、以及连接至液晶电容器Clc和存储电容器Cst的输出端。薄膜晶体管包括不定形硅或多晶硅。
液晶电容器Clc使用薄膜晶体管阵列面板100的像素电极191和公共电极面板200的公共电极270作为它的两个端子。液晶层3被插入到两个电极191和270之间，并作为绝缘材料。像素电极191连接至开关元件Q，且公共电极270被布置在公共电极面板200的整个表面上，并具有公共电压Vcom。与图2所示的公共电极270不同，可以将公共电极270布置在薄膜晶体管阵列面板100上。在这种情况下，可以以线或条的形状来形成两个电极191和270中的至少一个。公共电压Vcom是具有预定电平的恒定DC电压，可为0V左右。
通过将布置于薄膜晶体管阵列面板100上的分离信号线(未示出)的每个和像素电极191的每个与插入这二者之间的绝缘体相重叠(overlap)而构成充当液晶电容器Clc的辅助电容器的存储电容器Cst。对每一分离信号线提供诸如公共电压Vcom的预定电压。可替换地，可以通过将像素电极191和被称为先前图像扫描线的相邻的图像扫描信号线与插入这二者之间的绝缘体重叠而构成存储电容器Cst。
为了实现彩色显示器，每一像素PX唯一地显示一种原色(空间划分)，或者每一像素PX根据时间交替地显示原色(时间划分)。结果，可通过对于原色的空间或时间之和来获得所期望的颜色。原色的例子是三原色：红色、绿色和蓝色。图2示出了空间划分的例子。如图所示，每一像素PX包括独立的滤色器230——在与像素电极191对应的公共电极面板200的区域中。也可以与图2所示的滤色器230不同地在薄膜晶体管阵列面板100的像素电极191之上或之下提供该滤色器。
在液晶面板组件300的外表面上附加有至少一个用于使光发生偏振的偏振器(未示出)。
如图4所示，每一感测单元SU包括：可变电容器Cv，其连接至以附图标记SL指示的水平或垂直感测数据线(此后称为感测数据线)；以及参考电容器Cp，其连接在感测数据线SL和参考电压线RL之间。
通过将薄膜晶体管阵列面板100的感测数据线和参考电压线RL与插入这二者之间的绝缘体(未示出)重叠而构成参考电容器Cp。
可变电容器Cv利用薄膜晶体管阵列面板100的感测数据线SL和公共电极面板200的公共电极270作为其两个端子，且插入在这两端之间的液晶层3作为介电材料。可变电容器Cv的电容随着外部刺激而变化，诸如施加在液晶面板组件300上的用户的触摸。
当在公共电极面板200上施加压力时，间隙层被压缩而变形，从而两端之间的距离发生变化。因此，可变电容器Cv的电容发生变化。当可变电容器Cv的电容发生变化时，参考电容器Cp和可变电容器Cv之间的节点电压发生变化，该节点电压高度地依赖于可变电容器Cv的电容。通过感测数据线SL将节点电压Vn作为感测数据信号来发送。基于该感测数据信号可确定触摸的发生。参考电容器Cp的两端之间的距离保持不变，因而参考电容器Cp几乎具有恒定电容。因此，感测数据信号可具有预定范围内的电压电平，从而可以容易地确定触摸的发生和触摸的位置。
每一感测单元SU被布置在两个相邻像素PX之间，并且其每个连接到相应的水平和垂直感测数据线SY1至SYN和SX1至SXM。布置在水平和垂直感测数据线SY1至SYN和SX1至SXM的交叉点附近的感测单元SU对的密度大约是点密度的1/4。在这里，一点包括彼此平行排列以表示三原色的三个像素PX。而且，一点表示一种颜色，并变成液晶显示器的分辨率的单位。可替换地，一点可包括四个或更多个像素PX。在这种情况下，每一像素PX可表示三原色和白色中的一种。
在感测单元SU对的密度是点密度的1/4的情况下，感测单元SU对的水平和垂直分辨率分别是液晶显示器的水平和垂直分辨率的1/2。在这种情况下，存在不具备感测单元SU的像素行或像素列。
可以在字符识别或其他需要较高精确度的应用中采用具有前述感测单元SU密度和前述点密度的液晶显示器。感测单元SU的分辨率可根据需要设计为更高或更低。
根据本发明的示范性实施例，由感测单元SU和感测数据线SL占据的空间相对减小，因而可以最小化像素PX的开口率(aperture ratio)中降低的缩小量。
如图6所示，所有的复位信号输入单元INI具有基本相同的结构，且每一复位信号输入单元INI包括复位晶体管Qr。复位晶体管Qr是诸如薄膜晶体管的三端元件。复位晶体管Qr具有连接至复位控制信号RST的控制端、连接至复位电压Vr的输入端、以及连接至感测数据线SL(图3中SX1至SXM或SY1至SYN)的输出端。复位晶体管Qr被布置在液晶面板组件300的边缘区域P2中，此处不存在像素。复位晶体管Qr根据复位控制信号RST将复位电压Vr提供给感测数据线SL。
所有感测信号输出单元SOUT具有基本相同的结构。每一感测信号输出单元SOUT包括输出晶体管Qs。输出晶体管Qs也是诸如薄膜晶体管的三端元件。输出晶体管Qs具有连接至感测数据线SL的控制端、连接至输入电压Vs的输入端、以及连接至输出数据线OL的输出端。输出晶体管Qs也被布置在液晶面板组件300的边缘区域P2中。输出晶体管Qs基于流过感测数据线SL的感测数据信号而产生诸如电流的输出信号。可替换地，输出晶体管Qs可产生电压信号。
复位晶体管Qr和输出晶体管Qs与开关元件Q一样可由薄膜晶体管形成。
输出数据线OY1至OYN和OX1至OXM包括通过感测信号输出单元SOUT连接至水平和垂直感测数据线SY1至SYN和SX1至SXM的多个水平和垂直输出数据线OY1至OYN和OX1至OXM。输出数据线OY1至OYN和OX1至OXM连接至感测信号处理器800。输出数据线OY1至OYN和OX1至OXM将感测信号输出单元SOUT的输出信号发送至感测信号处理器800。水平和垂直输出数据线OY1至OYN和OX1至OXM被布置为基本彼此平行地在列的方向上延伸。
返回到图1和图3，灰度电压产生器550产生与像素透射率对应的两组灰度电压(参考灰度电压组)。一个灰度电压组具有相对于公共电压Vcom的正值，另一个灰度电压组具有相对于公共电压Vcom的负值。
图像扫描驱动器400连接至液晶面板组件300的图像扫描线G1至Gn，以向图像扫描线G1至Gn施加图像扫描信号，该图像扫描信号由用于导通开关元件Q的栅极导通(gate-on)电压Von和用于截止开关元件Q的栅极导通(gate-off)电压Voff的组合构成。
图像数据驱动器500连接至液晶面板组件300的图像数据线D1至Dm，以从灰度电压产生器550中选择灰度电压，并将所选择的灰度电压作为图像数据信号施加至图像数据线D1至Dm。在灰度电压产生器550施加并非全体灰度组的电压的、预定数量的参考灰度电压的情况下，图像数据驱动器500对该参考灰度电压进行划分以产生用于全体灰度的电压，并从这些用于全体灰度的电压中选择图像数据信号。
感测信号处理器800包括连接至液晶面板组件300的输出数据线OY1至OYN和OX1至OXM的多个放大单元810。
如图6所示，放大单元810具有基本相同的结构。每一放大单元810包括放大器AP、电容器Cf、和开关SW。放大器AP具有反相端(-)、同相端(+)、和输出端。反相端(-)连接至输出数据线OL。电容器Cf和开关SW连接在反相端(-)和输出端之间。同相端(+)连接至参考电压Va。放大器AP和电容器Cf组成电流积分器，以对预定时间间隔内来自输出晶体管Qs的输出电流进行积分，从而产生感测信号Vo。感测信号处理器800通过使用模-数转换器(未示出)将来自放大单元810的模拟感测信号Vo转换为数字信号，以产生数字感测信号DSN。
触摸确定器700从感测信号处理器800中接收数字感测信号DSN，执行预定处理以确定触摸的发生、触摸位置，并向外部设备输出触摸信息INF。触摸确定器700基于数字感测信号DSN监视感测单元SU的工作状态，以控制施加给感测单元SU的信号。
当感测单元SU未被触摸时，电压调节单元750基于来自感测信号处理器800的数字感测信号DSN中的感测信号DSN将从感测信号处理器800输出的感测信号Vo(下面，称为“初始感测信号”)控制在适当的输出范围内。
电压产生器710在电压调节单元750的控制下调节复位电压Vr的幅值。
信号控制器600控制图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500、灰度电压产生器550和感测信号处理器800的操作。
可以以至少一个IC芯片的形式将驱动器400、500、550、600、700、710、750和800直接附设在液晶面板组件300上。可替换地，可以将驱动器400、500、550、600、700、710、750和800安装在柔性印刷电路膜(未示出)上并以载带封装(tape carrier package，TCP)的形式附接，或者将其安装在独立的印刷电路板(PCB)(未示出)上。还可替换地，可以将驱动器400、500、550、600、700、710、750和800连同信号线G1至Gn、D1至Dm、SY1至SYN、SX1至SXM、OY1至OYN、OX1至OXM、RL、以及薄膜晶体管Q一起集成在液晶面板组件300中。
参考图5，将液晶面板组件300划分为显示区域P1、边缘区域P2、和外露区域P3。像素PX、感测单元SU、和信号线G1至Gn、D1至Dm、SY1至SYN、SX1至SXM、OY1至OYN、OX1至OXM、以及RL中的大部分被布置在显示区域P1中。公共电极面板200包括阻光部件(light blocking member)(未示出)，诸如黑矩阵(black matrix)，其覆盖大部分边缘区域P2以阻挡外界光。由于公共电极面板200比薄膜晶体管阵列面板100小，所以部分薄膜晶体管阵列面板100外露从而形成区域P3。在区域P3上，安装有芯片610，并附接有柔性印刷电路(FPC)板620。
芯片610包括用于驱动液晶显示器的驱动器，诸如图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500、灰度电压产生器550、信号控制器600、触摸确定器700、电压产生器710、电压调节单元750以及感测信号处理器800。由于驱动器400、500、550、600、700、710、750和800被集成在芯片610上，因而可减少安装区域，且能降低功耗。如果需要，可将至少一个驱动器或其中至少一个电路元件布置在芯片610外。
图像信号线G1至Gn和D1至Dm以及感测数据线SY1至SYN和SX1至SXM延伸至外露区域P3，以与相关的驱动器400、500和800连接。
FPC板620从外部设备接收信号并发送该信号至芯片610或液晶面板组件300。为了方便连接，FPC板620的端部通常被构造为具有连接器(未示出)。
下面将详细描述液晶显示器的显示和感测操作。
信号控制器600接收来自外部设备(未示出)的输入图像信号R、G和B，以及用于控制其显示的输入控制信号。输入图像信号R、G和B包括像素PX的亮度信息。可用预定数量的灰度表示亮度，例如1024(＝210)、256(＝28)、或64(＝26)灰度。输入控制信号的例子有垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK和数据使能信号DE。
基于输入图像信号R、G、B和输入控制信号，根据液晶面板组件300和图像数据驱动器500的操作条件，信号控制器600处理输入图像信号R、G和B，以产生图像扫描控制信号CONT1、图像数据控制信号CONT2、和感测数据控制信号CONT3。之后，信号控制器600将图像扫描控制信号CONT1发送至图像扫描驱动器400，将图像数据控制信号CONT2和经处理的图像信号DAT发送至图像数据驱动器500，并将感测数据控制信号CONT3发送至感测信号处理器800。
图像扫描控制信号CONT1包括用于指示扫描开始的扫描启动信号STV和用于控制栅极导通电压Von的输出的至少一个时钟信号。图像扫描控制信号CONT1也包括用于限定栅极导通电压Von的持续时间的输出使能信号OE。
图像数据控制信号CONT2包括用于指示像素PX行的数据发送的水平同步启动信号STH、用于命令施加图像数据电压至图像数据线D1至Dm的加载信号LOAD以及数据时钟信号HCLK。图像数据控制信号CONT2还可包括反转信号RVS，用于反转关于公共电压Vcom的图像数据电压的电压极性(此后，将“关于公共电压的图像数据电压的极性”缩写为“图像数据电压”)。
响应于来自信号控制器600的图像数据控制信号CONT2，图像数据驱动器500接收关于像素PX行的数字图像信号DAT，选择与数字图像信号DAT对应的灰度电压，将数字图像信号DAT转换为模拟图像数据电压，并施加该模拟图像数据电压至图像数据线D1至Dm。
响应于来自信号控制器600的图像扫描控制信号CONT1，图像扫描驱动器400施加栅极导通电压Von至图像扫描线G1至Gn，以导通连接至图像扫描线G1至Gn的开关元件Q。因此，施加给图像数据线D1至Dm的图像数据电压被施加到与所导通的开关元件Q相连接的像素PX上。
图像数据电压和公共电压Vcom的电压之间的差被表示为液晶电容器Clc的充电电压，即，像素电压。液晶分子的对准(alignment)根据像素电压的强度而变化，因此，通过液晶层3的光的偏振发生改变。由于附接于液晶显示面板组件300的偏振器的作用，偏振的变化导致光的透射率发生改变，从而可以显示所期望的图像。
以一个水平周期(或1H)为单位，即在一个水平同步信号Hsync和数据使能信号DE的周期中，重复执行前述操作以依序施加栅极导通电压Von至所有的图像扫描线G1至Gn，以使得图像数据电压被施加至所有的像素PX。因此，显示出一帧图像。
当一帧结束后，开始下一帧，并控制施加至图像数据驱动器500的反转信号RVS的状态，以使得施加至每一像素PX的图像数据电压的极性与先前帧中的极性是相反的(帧反转)。这时，即使在一帧中，根据反转信号RVS的特性，通过一条图像数据线的图像数据电压的极性可以被反转(行反转、点反转)，而施加至一个像素行的图像数据电压的极性彼此相同(列反转、点反转)。
根据感测数据控制信号CONT3，感测信号处理器800在帧之间的边沿周期中一次为每一帧写入通过输出数据线OY1至OYN和OX1至OXM施加的感测数据信号。具体而言，优选的是，感测信号处理器800在垂直同步信号Vsync之前的前沿周期中执行感测操作。在边沿周期中，由于感测数据信号不会强烈受到来自图像扫描驱动器400和图像数据驱动器500的驱动信号的影响，所以感测数据信号的可靠性提高了。不必在每一帧执行读取操作，可以一次对多个帧执行读取操作。而且，可以在一个边沿周期中执行两个或更多个读取操作。可替换地，可以在一帧执行至少一次读取操作。
下面将参考图6详细描述关于感测数据信号的读取操作。
公共电压Vcom具有高和低电平，并在1H周期内在高电平和低电平之间切换。
复位控制信号RST具有用于导通复位晶体管Qr的导通信号和用于截止复位晶体管Qr的截止电压。可以将栅极导通和栅极截止电压Von和Voff用作为导通和截止电压。可替换地，可使用其他电压。当公共电压Vcom具有高电平时施加复位控制信号RST的导通电压。
当施加导通电压至复位晶体管Qr时，复位晶体管Qr导通，以将来自输入端的复位电压Vr施加至感测数据线SL，从而用复位电压Vr来初始化感测数据线SL。另一方面，在操作之初，当参考电压Va被施加至放大单元810时，用参考电压Va对放大单元810的电容器Cf充电，从而放大器AP的输出电压Vo的幅值变得与参考电压Va相等。
当复位控制信号RST为截止电压Voff时，感测数据线SL被浮置，且施加至输出晶体管Qs的控制端的电压发生改变。当感测单元SU检测到触摸发生时，施加至控制端的电压基于可变电容器Cv的电容改变和公共电压Vcom的变化。由于电压发生改变，流过输出晶体管Qs的感测数据信号的电流发生变化。
在复位控制信号RST变为具有栅极截止电压Voff后，开关信号Vsw被施加至开关SW，因此在电容器Cf中充电得到的电压被放电。
在预定时间后，感测信号处理器800读取感测信号Vo。优选地，在复位控制信号RST变为截止电压Voff后，将其中读取感测信号Vo的时间设置为短于1H的时间。即，优选的是，在公共电压Vcom变为高电平前读取感测信号Vo。这是因为感测信号Vo根据公共电压Vcom的电平改变而变化。
由于感测数据信号基于复位电压Vr而改变，所以感测数据信号总是具有恒定范围内的电压电平。因此，可以容易地确定触摸的发生和触摸的位置。
当公共电压Vcom为低电平时，可施加复位控制信号RST的导通电压。在这种情况下，在公共电压Vcom变为高电平后且公共电压Vcom变为低电平前，读取感测信号Vo。而且，复位控制信号RST可与施加至最后的图像扫描线Gn的图像扫描信号同步。
在通过放大单元810读取模拟感测数据信号后，感测信号处理器800将感测信号Vo转换为数字感测信号DSN，并将该数字感测信号DSN发送至触摸确定器700和电压调节单元750。
触摸确定器700对所接收的数字感测信号DSN执行适当的处理以确定触摸的发生和触摸的位置，并将其结果发送至外部装置。外部装置根据该结果将图像信号R、G和B发送至液晶显示器，以在屏幕或用户所选择的菜单上显示该结果。
基于初始感测信号DSN中的一个初始垂直感测信号和一个初始水平感测信号(例如具有最大值的初始垂直和水平感测信号)，电压调节单元750输出控制信号，用于使感测信号Vo的输出范围在预定的合适范围内。当初始垂直和水平感测信号的值在合适的范围内时，电压调节单元750输出控制信号以确定感测单元SU上的触摸的发生和触摸的位置。对于控制操作，将控制算法内置于电压调节单元750中。稍后将具体描述用于实现执行控制算法的方法。
基于来自电压调节单元750的控制信号，电压产生器710调节预定电压，即施加至复位信号输入单元INI的复位电压Vr。因此，当复位晶体管Qr导通且初始感测信号Vo改变时，施加至感测数据线SL的复位电压Vr改变。在本示范性实施例中，调节复位电压Vr的值用于使初始垂直感测信号或初始水平感测信号位于合适的范围内，但不限于此。
下面参考图7至9说明实现内置于电压调节单元750中的控制算法的方法。
图7是示出根据本发明的示范性实施例的自动电压调节单元的方框图，图8是根据本发明的示范性实施例、通过将感测信号的幅值划分为多个区域而获得的视图。图9是示出根据本发明的示范性实施例的用于实现自动电压调节单元的控制算法的方法的流程图。
如图7所示，电压调节单元750包括接收单元760、自动电压调节单元770、和接口780。
接收单元760包括：存储器761，用于暂时存储来自感测信号处理器800的初始感测信号DSN；和最大值选择器762，用于从存储器761中的初始感测信号DSN中选择具有最大值的感测信号。
下面说明电压调节单元750的操作。
当从感测信号处理器800输入的多个初始感测信号DSN被存储在接收单元760的存储器761中时，最大值选择器762选择具有最大值的初始垂直感测信号x_max和初始水平感测信号y_max。每一输入感测信号DSN是8位信号，但本发明不限于此。
在本示范性实施例中，选择具有最大值的初始垂直和水平感测信号x_max和y_max。可替换地，可选择具有最小值的初始垂直和水平感测信号。还可替换地，可选择具有多个垂直感测信号的平均值的垂直感测信号以及具有多个水平感测信号的平均值的水平感测信号。在不同的方式下，可从多个垂直和水平感测信号中选择垂直和水平感测信号。
将所选择的初始垂直和水平感测信号x_max和y_max发送到自动电压调节单元770。基于初始感测信号x_max和y_max，自动电压调节单元770控制施加于连接至水平感测数据线SL的复位信号输入单元INI或连接至垂直感测数据线SL的复位信号输入单元INI的复位电压Vr。当初始垂直和水平感测信号x_max和y_max的值位于合适的范围内时，自动电压调节单元770控制感测单元的确定操作。
参考图8和9说明内置于自动电压调节单元770中的控制算法。
如图9所示，控制算法包括备用状态S10、垂直感测数据线电压调节步骤S20、水平感测数据线电压调节步骤S30、以及触摸确定步骤S40。在图9中，执行垂直感测数据线电压调节步骤S20，然后执行水平感测数据线电压调节步骤S30。可替换地，可以执行水平感测数据线电压调节步骤S30，然后再执行垂直感测数据线电压调节步骤S20。而且，自动电压调节单元770执行垂直和水平感测数据线电压调节步骤S20和S30，然后执行触摸确定步骤S40。但是，也可执行除触摸确定步骤S40之外的操作。
在备用步骤S10中，当从最大值选择器762中输入第一启动信号x-amos_start时，需要确定哪个区域具有输入初始垂直感测信号x_max和调节初始垂直感测信号x_max的值所需的量。
由于数字感测信号DSN具有8位值，如图8所示，所以所选择的初始垂直和水平感测信号x_max和y_max具有0-255的值。如图8所示，值0-255被划分为预定数量的区域A-G，且每一区域的范围是事先确定的。因此，在本发明的示范性实施例中，将复位电压Vr的幅值调节至使得从所述区域中选择的初始垂直和水平感测信号x_max和y_max的值被包括在目标区域中，例如区域D，即具有值133至170。
因此，当在备用步骤S10中输入第一启动信号x-amos_start时，在垂直感测数据线电压调节步骤S20的步骤XS1中，确定包括该输入初始感测信号x_max的值的那个区域，并执行用于根据该区域确定修正值的算法。根据算法执行的结果，可产生第一更新信号x_gate_update或保持信号x_gate_keep。
由于输入的垂直感测信号x_max的值不再包括在目标区域D中，所以第一更新信号x_gate_update是指示需要修正复位电压Vr的信号。因此，当产生第一更新信号x_gate_update时，在步骤XS1中，自动电压调节单元770根据步骤XS1的操作设置用于将复位电压Vr改变至相关幅值的控制信号，并产生第二启动信号x_gate_tx_start。
另一方面，当产生保持信号x_gate_keep时，执行水平感测数据线电压调节步骤S30。由于保持信号x_gate_keep是指示当前输入的初始垂直感测信号x_max的值被包括在目标区域D中且不需要修正复位电压Vr的信号，因此基于初始水平感测信号y_max来执行用于调节施加至与水平感测数据线SL连接的复位信号输入单元INI的复位电压Vr的操作。
当在步骤XS2中产生第二启动信号x_gate_tx_start时，将用于改变复位电压Vr的控制信号通过接口780发送至电压产生器710。
接下来，在步骤XS3中，自动电压调节单元770处于备用状态，直到在电压产生器710中开始用于调节复位电压Vr的操作为止。当通过接口780从电压产生器710中输入指示调节复位电压Vr的操作的第一状态信号xdac_spi_con_doing时，在步骤XS4中，清除步骤XS2中产生的控制信号，然后产生第三启动信号！x_gate_tx_start。
当产生第三启动信号！x_gate_tx_start时，在步骤XS5中，自动电压调节单元770处于备用状态，直到完成用于调节电压产生器710的复位电压Vr的操作为止。
当通过接口780从电压产生器790中输入指示完成调节复位电压Vr的操作的第二状态信号！xdac_spi_con_doing时，执行水平感测数据线电压调节步骤S30。
水平感测数据线电压调节步骤S30的操作与垂直感测数据线电压调节步骤S20的操作相似。
在步骤YS1中，执行用于确定包括输入初始水平感测信号y_max的值的那个区域和根据该区域确定修正值的算法，此后，产生第一更新信号y_gate_update或保持信号y_gate_keep。
因此，当产生第一更新信号y_gate_update时，由于当前输入的初始水平感测信号y_max的值不包括在目标区域D中且需要修正复位电压Vr，所以在步骤YS2中，自动电压调节单元770设置用于将复位电压Vr改变至相关幅值的控制信号，并产生第二启动信号y_gate_tx_start。
当产生保持信号y_gate_keep时，由于当前输入的初始垂直感测信号y_max的值包括在目标区域D中且不需要修正复位电压Vr，因此所有初始垂直和水平感测信号x_max和y_max包括在目标区域D中。因此，在步骤S40中，执行用于计算感测单元SU上的触摸发生和触摸位置的算法。
当产生第二启动信号y_gate_tx_start时，将用于改变复位电压Vr的控制信号通过接口780发送至电压产生器710。
接下来，在步骤YS3中，自动电压调节单元770处于备用状态，直到在电压产生器710中开始用于调节复位电压Vr的操作为止。当通过接口780从电压产生器710中输入指示调节复位电压Vr的操作的第一状态信号ydac_spi_con_doing时，在步骤YS4中，清除在步骤YS2中产生的控制信号，然后产生第三启动信号！y_gate_tx_start。
当产生第三启动信号！x_gate_tx_start时，在步骤YS5中，自动电压调节单元770处于备用状态，直到完成用于调节电压产生器710的复位电压Vr的操作为止。
当通过接口780从电压产生器790中输入指示完成调节复位电压Vr的操作的第二状态信号！ydac_spi_con_doing时，在步骤S40中，执行用于计算感测单元SU上的触摸发生和触摸位置的触摸确定算法。
因此，当输入保持信号y_gate_keep或第二状态信号！ydac_spi_con_doing时，在TS1中，执行用于计算感测单元SU上的触摸发生和触摸位置的算法。
因此，当在步骤TS1中确定初始垂直和水平感测信号x_max和y_max的值包括在目标区域D中时，产生用于命令计算感测单元SU上的触摸位置的触摸启动信号touch_start，并通过接口780将其输入到触摸确定器700。基于从感测信号处理器800输入的感测信号DSN，触摸确定器700执行用于确定感测单元SU上的触摸发生和触摸位置的操作。当完成该操作时，触摸确定器700通过接口780向自动电压调节单元770发送指示操作完成的状态信号touch_doing。
但是，当在步骤TS1中未确定初始垂直和水平感测信号x_max和y_max包括在目标区域D中时，产生清除信号buff_clr_star并通过接口780将其发送至触摸确定器700。
执行初始垂直或水平感测信号x_max、y_max的电压调节操作，以通过步骤XS1-XS5和YS1-YS5调节复位电压Vr。但是，当未获得所期望的初始感测信号x_max和y_max的幅值时，产生清除信号buff_clr_star。例如，在其中初始垂直或水平感测信号x_max和y_max的值不包括在通过执行一次电压调节操作循环XS1至XS5或YS1至YS5就能到达的区域(例如，范围C或E)而包括在其他区域(例如，范围A或G)的情况下，需要重复几个电压调节操作循环XS1至XS5和YS1至YS5，以使所述值到达目标区域D。在该情况下，在步骤TS1中产生清除信号buff_clr_star。
当产生清除信号buff_clr_star时，初始垂直或水平感测信号x_max或y_max处于下述状态中：即初始垂直或水平感测信号x_max或y_max不具有适合用于正常确定感测单元SU的操作状态的幅值。因此，为了确定感测单元SU上的触摸发生和触摸位置，在步骤TS2中，触摸确定器700清除存储在存储器(未示出)或缓冲器(未示出)中的垂直和水平感测信号DSN，并通过接口780向自动电压调节单元770发送指示操作完成的状态信号touch_doing。
当从触摸确定器700输入状态信号touch_doing时，在步骤TS3中，自动电压调节单元770结束控制算法的操作，并产生结束信号！amos_doing。此后，自动电压调节单元770处于备用状态S10。
自动电压调节单元770最好被设计为使得专用集成电路(ASIC)执行具有前述步骤的控制算法，以调节初始垂直和水平感测信号x_max和y_max的幅值。当完成调节初始垂直和水平感测信号x_max和y_max的幅值时，正常执行用于确定感测单元SU上的触摸发生和触摸位置的操作。
在本发明的前述示范性实施例中，将使用可变电容器和参考电容器的感测单元作为感测单元的例子，但不限于此。在本发明中可采用其他的感测元件。
例如，可采用这样的压力感测单元，其利用公共电极面板的公共电极和薄膜晶体管阵列面板的感测数据线作为两个端子，这两个端子中的至少一个被设计为是突出的，并当这两个端子由于用户的触摸而被物理连接或电连接时，该压力感测单元输出公共电压作为输出信号。而且，可采用根据光的强度而输出不同信号的光学传感器。此外，本发明可应用于包括两种或更多种感测单元的显示设备。
在本发明的前述示范性实施例中，将液晶显示器作为显示设备的例子，但不限于此。也可在本发明中采用等离子显示设备、有机发光二极管(OLED)显示器、或其他平板显示器。
根据本发明，自动地调节施加于垂直或水平数据线上的电压以使初始垂直或水平感测信号位于合适的范围内。因此，可以精确且可靠地确定触摸状态。
尽管已经结合当前被认为是可实践的示范性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于这里所公开的实施例，相反地，本发明意欲涵盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等价配置。
对相关申请的交叉引用
本申请要求2006年2月24日在韩国知识产权局提交的专利申请号为10-2006-0018085的专利申请的优先权，其全部内容通过参照而被合并于此。

Claims (25)

1.一种基于初始输入感测信号而调节从触敏式显示器的多个感测单元中输出的多个初始感测信号的电压的方法，所述方法包括：
从输入的多个初始感测信号中选择一个初始感测信号；
确定所选择的初始感测信号的电压是否在预定的范围内；
启动用于调节所述初始感测信号的调节操作；
当所选择的初始感测信号的电压不在预定范围内时，命令调节所述初始感测信号；以及
确定根据命令的初始感测信号的调节操作是否开始；
当开始用于初始感测信号的调节操作时，停止用于初始感测信号的调节的命令操作；以及
确定用于初始感测信号的调节操作是否已将所述感测信号置于预定范围内；及
当所述初始感测信号在预定范围内时，停止调节初始感测信号。
2.如权利要求1所述的电压调节方法，其中，所述所选择的初始感测信号是所述初始感测信号中具有最大值的初始感测信号。
3.如权利要求1所述的电压调节方法，其中，所述初始感测信号是垂直感测信号。
4.如权利要求1所述的电压调节方法，其中，所述初始感测信号是水平感测信号。
5.如权利要求1所述的电压调节方法，其中，所述初始感测信号包括垂直和水平感测信号。
6.如权利要求5所述的电压调节方法，其中，在调节所述垂直感测信号的电压之后调节所述水平感测信号的电压。
7.如权利要求5所述的电压调节方法，其中，在调节所述水平感测信号的电压之后调节所述垂直感测信号的电压。
8.如权利要求1所述的电压调节方法，还包括确定感测单元上的触摸发生和触摸位置。
9.如权利要求8所述的电压调节方法，其中，所述确定触摸发生和触摸位置包括：
当完成用于调节所述初始感测信号的操作时，确定所述初始感测信号的电压是否在预定范围内；
当所述初始感测信号的电压在预定范围内时，命令计算感测单元上的触摸发生和触摸位置；以及
维持备用状态，直到完成所述计算感测单元上的触摸发生和触摸位置的操作为止。
10.如权利要求9所述的电压调节方法，其中，当所述初始感测信号的电压不在预定范围内时，所述计算触摸发生和触摸位置的步骤还包括：命令清除存储在存储单元中的数据，以计算感测单元上的触摸发生和触摸位置。
11.一种显示设备，包括：
多条感测数据线；
多个感测单元，其通过所述感测数据线输出多个感测信号；
信号选择器，其从所述多个感测信号中选择一个感测信号；
自动电压调节单元，其将所选择的感测信号的幅值控制在预定范围内；以及
电压产生器，其基于所述自动电压调节单元的输出向所述感测数据线施加电压。
12.如权利要求11所述的显示设备，其中，当不存在触摸发生时，所述信号选择器从所述感测单元输出的多个初始感测信号中选择具有最大值的初始感测信号。
13.如权利要求12所述的显示设备，其中，所述自动电压调节单元：
确定所述输入初始感测信号的幅值是否在预定范围内以及是否存在用于调节所述初始感测信号的操作；
当所述初始感测信号的幅值不在预定范围内时，命令所述电压产生器调节所述初始感测信号，并确定所述电压产生器是否完成用于调节所述初始感测信号的操作。
14.如权利要求13所述的显示设备，其中，所述初始感测信号是垂直初始感测信号。
15.如权利要求13所述的显示设备，其中，所述初始感测信号是初始水平感测信号。
16.如权利要求13所述的显示设备，还包括触摸确定单元，其确定感测单元上的触摸发生和触摸位置，其中，所述自动电压调节单元还控制由所述触摸确定单元执行的用于确定感测单元上的触摸发生和触摸位置的操作。
17.如权利要求16所述的显示设备，其中，所述确定触摸发生和触摸位置包括：
当完成所述感测信号的调节时，
确定所述初始感测信号的幅值是否在预定范围内；
当所述初始感测信号的幅值在预定范围内时，
命令所述触摸确定单元以计算感测单元上的触摸发生和触摸位置；以及
维持备用状态，直到所述触摸确定单元完成关于感测单元上的触摸发生和触摸位置的计算操作为止。
18.如权利要求17所述的显示设备，其中，当所述初始感测信号的幅值不在预定范围内时，所述确定触摸发生和触摸位置的步骤还包括：命令所述触摸确定单元清除存储在存储单元中的数据，以计算感测单元上的触摸发生和触摸位置。
19.如权利要求18所述的显示设备，还包括所述自动电压调节单元和所述电压产生器之间以及所述自动电压调节单元和所述触摸确定单元之间的接口。
20.如权利要求19所述的显示设备，其中，所述接口是串行外围设备接口SPI。
21.如权利要求11所述的显示设备，还包括复位信号输入单元，其向所述感测数据线施加预定电压以利用该预定电压复位所述感测数据线。
22.如权利要求21所述的显示设备，其中，所述电压产生器调节预定电压的幅值。
23.一种具有观看区域的触敏式显示设备，包括：
多个可变电容式触摸感测单元，被布置为遍布所述显示设备的观看区域；
电压产生器，用于向所述感测单元施加预定电压；
触摸确定单元，监视所述感测单元的电压以确定触摸发生并计算确定被触摸的位置的地点；以及
电压调节单元，用于控制所述电压产生器的操作。
24.根据权利要求23所述的触敏式显示设备，其中，所述电压调节单元确定所述感测单元的电压是否在预定范围内，当所述电压在预定范围内时，所述电压调节单元允许所述触摸确定单元计算触摸位置，并且其维持备用状态直到完成用于计算所述感测单元上的触摸发生和触摸位置的操作为止。
25.根据权利要求24所述的触敏式显示设备，其中，当所述初始感测信号的电压不在预定范围内时，所述电压产生器基于所述电压调节单元的输出而调节施加至感测数据线的电压的幅值。
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